[发明专利]控制包含波形齿轮装置的执行机构的定位的方法

说明书

技术领域

1.发明领域

本发明涉及一种控制执行机构定位的方法，该执行机构经由波动齿轮装置使电动机的旋转输出降速并从负载轴提供输出。更具体地，本发明涉及配有波动齿轮装置的执行机构的定位控制方法，它能使用严密的线性化技术来抑制由波动齿轮装置的非线性弹性特征造成的任何控制负载轴定位的精度下降。

2.关联技术

业内已知有执行机构1，其中将波动齿轮装置3用作传动机构以输出电动机2降速后的旋转输出，如图9所示。业内已知用于控制上述结构执行机构1的定位的控制器4执行半闭环控制，其中电动机轴5的旋转位置和转速是由附连于电动机轴5的传感器6检测出的；并且作为传动输出轴的负载轴7的转动基于传感器读数受到控制。在这类半闭环控制系统中，波动齿轮装置3的特性很大程度地影响到负载轴7的定位控制特性，因为电动机2的驱动不是通过直接检测关联于负载轴7的转动信息而受到控制。

当作用负载扭矩时，非线性弹性变形在波形齿轮装置中发生在输入和输出之间，并且它是妨碍负载轴受到高精度控制的一个因素。为了获得负载轴的高精度控制，必须考虑非线性弹性特征的效果。

输入-输出关系的严密线性化作为用于控制非线性元件的控制方法是公知的。严密线性化是一种技术，其中如图1所示地执行线性化反馈α(x)和输入变换β(x)，并且线性化是通过设定α(x)和β(x)以使来自包括α(x)和β(x)的放大系统的输入v的输出y的特征函数为dny/dtn＝v来完成的(非专利文献1)。

[现有技术文献]

[非专利文献]

[非专利文献1]“非线性系统理论”，Ishijima等人，仪器和控制工程师协会，CORONA PUBLISHING CO.，LTD.，p.141-168，1993。

发明内容

本发明的一个目的是在经由波动齿轮装置使电动机的旋转输出降速并从负载轴提供输出的执行机构的半闭环系统中，采用严密的线性化技术以抑制由波动齿轮装置的非线性弹性特征造成的任何控制负载轴定位的精度下降，所述波动齿轮装置尚未建立明确的分析和控制技术。

为了实现前述目的，根据本发明，这里提供一种控制执行机构定位的方法，包括：经由波动齿轮装置使电动机的旋转输出降速且从负载轴提供输出，并基于电动机的电动机轴的旋转位置和转速来控制负载轴的定位，该方法的特征在于，包括：

执行非线性弹性补偿以抑制由关联于波动齿轮装置的负载扭矩的非线性弹性变形造成的控制负载轴定位的精度下降；以及

在非线性弹性补偿中，

从拟控制的执行机构构建设备模型，该设备模型已使用严密线性化技术线性化，并分别根据公式(A)、(B)和(C)定义线性化反馈α(x)和输入变换β(x)以及放大系统从输入v至输出y的特征。

[公式A]